早在一百多年前，达尔文就提出了一种假说，植物的根部可能扮演着低等大脑的角色。现如今，一部分科学家认为一直以来植物的“聪明才智”受到了低估。植物不仅能生存，也能感觉，并做出许多神奇而复杂的行为，因此，植物也可以拥有智力。不过，对于这种观点的质疑声音也从来没有消失过。 会“思考”的植物 近日，德国哥廷根大学的科学家们在研究一种叫作伏牛花的植物防御机制时发现了一个奇特的现象。与它的近亲俄勒冈葡萄灌木相比，伏牛花感染果蝇的数量只有后者的十分之一。 果蝇这种寄生虫会刺穿浆果以便在果实里产卵，如果幼虫在里面生长，它将以浆果的所有种子为食。有意思的是，当伏牛花的果实里有两个种子时，一个被感染了而另一个完好，伏牛花主动把两个果实都抛弃掉的概率为75%。而当果实中只有一个种子，而这个种子最终被感染时，伏牛花放弃这个成熟的种子的概率是5%。 被感染果实的种子并不是总被抛弃，这取决于浆果里总共有多少种子。研究人员在解释伏牛花的这种行为时，认为这基于一种“结构记忆”，能够帮助它们预测未来事件。显然，在两个种子成熟前将其都抛弃是拯救健康种子的上策，也就是说植物懂得权衡预期的损失和外部条件。 这个看起来不可思议的结果，并不是有关复杂植物行为的唯一的生态证据。中国科学院昆明植物研究所研究员吴建强在接受《中国科学报》记者采访时介绍了同样是德国科学家早年的一项发现。 天蛾是野生烟草的主要传粉者，由于它喜欢夜间授粉，因此野生烟草的花朵一般在黄昏开放。但是当天蛾为植物授粉时，它也有自己的繁殖进程，一只天蛾能产下200多个卵，这些卵可以长成啃食植物的毛毛虫，尽管已经做好防御，烟草还是会受到毛虫的侵袭。 不过，科学家在一星期之内发现了野生烟草惊人的变化。在毛毛虫暴发的区域，他们注意到，在黎明之前的几个小时，有些夜间没有开放的野生烟草花朵开放了，而这些花朵和夜间看到的和闻到的都不太一样，那些常见的在夜间开放的花朵花蜜很多，糖粉很浓。不仅花蜜和香气发生了变化，花朵的形状也改变了。 研究人员解释，本质上，通过花朵自身和开放时间的变化，植物主动停止了与天蛾的合作，转而与白天的授粉者――蜂鸟交流。蜂鸟的卵不会长成为毛毛虫，它们不会啃食植物，因此，不再雇佣毛毛虫，可以避免了全食草动物的侵害。一瞬间改变形状、气味，改变花蜜质量的能力，实在让人难以置信，科学家也不知道，这种共识是如何在有些野生烟草植株间达成的。 相似的神经传递 在人们的普遍认识中，植物只是在一个固定的地点里繁殖的简单生物体，需要经过很长一段时间，人们才能通过肉眼看到它们的变化。但事实上，植物不仅能生存，也能够感觉，植物的“聪明”程度一直以来是被低估的。 100多年前，达尔文和他的儿子成功完成了一系列关于植物根的实验，他们证明了植物可以感受到光、水分、重力、压力以及其他一些环境。在达尔文晚年的一本书《植物运动的力量》中，他写道：毫不夸张地说，植物的根尖有指导毗邻部位运动的力量，就像低等生物的大脑。这也正是“根脑”概念的由来。 吴建强说，植物的确能感觉并对很多环境变化作出回应，除了光、水分、重力、压力以外，还包括温度、土壤结构、营养、毒素、虫类、来自其他植物的化学信号等等。一旦这些条件发生变化，植物能将电信号或者化学信号传递到植物的全身，从而调节植物的行为反应。 他所在的植物与其他生物相互作用研究组研究发现，植物在遭受虫咬以后体内会出现电信号的移动，还有一类酶的活性也会有相应的变化。此外，在逆境中的植物会通过叶子向外散发一些气体，也就是化学信号，一方面可以警示周围的植物，另一方面，就类似于传递信息素，从而招引啃食叶子者的天敌。如果遇到自己的竞争者，有些植物的根部还会释放毒素，使得周围的植物无法发芽或者生长不好。 不过，吴建强告诉《中国科学报》记者，这种化学信号的合成、传递并不是那么迅速，对于植物而言，这样的过程需要消耗大量的能量，最经济的做法就是环境变化达到一定的阈值，才会启动这样的一套机制。 在有的科学家看来，植物的这套反应机制可能与大脑的信息处理系统有些类似，他们认为，已经在植物中发现的电信号和化学信号系统与动物神经系统中的发现类似，植物细胞也会通过电信号来传递信息，其方式和人类神经元彼此间的通讯方式相似。 对于这种观点，一项重要的证据是，植物学家发现，不仅植物细胞会凭借电流来传递信息，植物本身也含有在人类和其他动物体内作为神经受体的蛋白质。谷氨酸受体就是一个很好的例子。 人脑中的谷氨酸受体对于神经通讯、记忆形成和学习都发挥着重要作用，很多有神经活性的药物都以谷氨酸受体为作用靶点。因此，当科学家发现植物也有谷氨酸受体，素有“植物学中的果蝇”之称的拟南芥竟也对能改变谷氨酸受体活性的神经活性药物敏感时，一度令植物学界大感意外。植物中这些受体能在细胞间的信号转导中发挥作用，其方式非常类似人类神经元彼此之间的通讯方式。 这是否真的意味着，植物也是拥有智力的？ 植物拥有“智力”？ 2005年，一个被称之为“植物神经生物学”的新学科名词出现在植物学界，它以研究植物中的信息网络为目标。支持它的科学家时常拿植物行为与动物行为作比较，他们坚持认为在植物解剖和生理及动物的神经网络之间存在很多相似之处。 吴建强认为，类似的神经传递过程，并不意味着植物是拥有神经的，两者还是有很大差异的。“植物通过化学信号、电信号传递信息，但其速度并没有人类的神经传递那么迅速。”他指出，“最大的差异可能还在于人类神经传递需要依靠中枢系统完成复杂的处理过程，也正是这个过程使人类具有了意识。” 事实上，判断一个生命是否拥有智力在很大程度上是指是否具有自我意识，如果从心理学的角度看，就是能否作为一个观察者觉知到自己。最广为人知的研究方法就是看它能否认出镜中的自己。显然，植物能够辨认镜中自己的可能性微乎其微。 因此，同众多反对该学说的科学家一样，吴建强也倾向于将植物的反应机制解释为是机械化的指令。“尽管经历了远比人类历史更长的进化时间，植物已经具备了几乎完美的响应环境变化和自己生长发育需要的复杂系统，但这种反应更多的是在基因中早已编码完成的，也可以说是一种先天的条件反射，而不是通过智慧后天习得的。” 以色列生物学家丹尼尔・查莫维茨（Daniel Chamovitz）在科学畅销书《植物知道生命的答案》中指出，“对我来说，植物无脑的观念非常重要，值得反复强调。如果我们时刻记住植物没有大脑，这就会从根本上大大限制对植物的拟人化描述。这使我们一边为了文字上的清晰继续把植物的行为拟人化，一边又知道所有这些描述都必须用植物无脑的观念来中和。虽然我们使用了‘看到’‘嗅到’‘触到’这样的语词，但是我们知道植物和人类的整个感觉体验是有质的区别的”。 不过，吴建强认为，其实关于植物是否具有智力的争论，还在于基于人类智力的定义是否应该被扩大。如果我们将智力解释为能够适应环境变化的能力，那么理论上一切地球上有生命的个体都可以拥有智力。“科学必然是需要理性、严谨的，但当科学家在向人们传达关爱自然、尊重生命的理念时，多一些浪漫主义情怀也未尝不可。” 转自求是理论网-科学普及 |